Anisotropie induite par l'endommagement ductile : mécanismes physiques, modélisation et simulation numérique

Ductile damage induced anisotropy : physical mechanisms, modeling and numerial simulation

• Auteur / Autrice : Wajdi Rajhi
• Direction : Khémais Saanouni, Habib Sidhom
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes Mécaniques et Matériaux
• Date : Soutenance le 19/09/2014
• Etablissement(s) : Troyes en cotutelle avec Ecole Nationale Supérieure d' Ingénieurs de Tunis
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Khémais Saanouni, Habib Sidhom, Pierre Manach, Kacem Sai, Carl Labergère, Ahmed Ben Cheikh Larbi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Manach, Kacem Sai

Mots clés

Mots clés contrôlés

Travail des métaux

Acier -- Ductilité

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Élastoplasticité

Anisotropie

Mots clés libres

Anisotropie

Elastoplasticité

Endommagement, Mécanique de l'(milieux continus)

Acier -- Ductilité

Travail des métaux

Anisotropy

Elastoplasticity

Continuum damage mechanics

Steel -- Ductility

Metal work

Résumé

L’objectif de ce travail est de développer une modélisation prédictive du comportement et de la rupture ductile des matériaux métalliques à anisotropies initiales et induites par l’endommagement. La thermodynamique des processus irréversibles est utilisée comme cadre pour la formulation proposée. Le modèle de comportement est élastoplastique anisotrope avec écrouissage non linéaire isotrope et cinématique en grandes déformations plastiques, avec une théorie non associée à normalité associée, basée sur des normes de contraintes quadratiques. L’endommagement ductile anisotrope est décrit par un tenseur du second ordre symétrique dont l’évolution est décrites par des relations de type Lemaitre-Desmorat. Le couplage fort comportement-endommagement est réalisé dans le cadre de l’hypothèse de l’équivalence en énergie totale où l’effet de l’endommagement sur le comportement est introduit par un tenseur « effet d’endommagement » d’ordre quatre symétrique de type Murakami. Après une caractérisation expérimentale des mécanismes physiques de l’endommagement dans l’acier AISI 316L, le modèle de comportement avec endommagement a été identifié. Une fois discrétisé et implémenté dans le code de calcul de structures ABAQUS/Explicit®, une étude paramétrique et de nombreuses simulations numériques de l’endommagement anisotrope en mise en forme de quelques structures ont été réalisées et discutées en détail

The objective of this work is to develop a predictive modeling of behavior and ductile fracture of metallic materials with initial anisotropy and induced by the ductile anisotropic damage. Thermodynamics of irreversible processes is used as a framework for the proposed formulation. The model is anisotropic elastoplastic with non-linear isotropic and kinematic hardening under large plastic strains. It is formulated in the framework of the non-associative plasticity theory with associative normality rule and based on quadratic equivalent stress. The anisotropic ductile damage is described by a symmetric second-rank tensor whose evolution is described by Lemaitre /Desmorat type relationships. The strong damage-behavior coupling is done under the assumption of total energy equivalence where the effect of the anisotropic damage is introduced by a fourth-rank symmetric damage-effect tensor of Murakami kind.After an experimental characterization of the main physical mechanisms of anisotropic damage in stainless steel AISI 316L, the behavior model with damage has been identified. Once discretized and implemented in the computer code ABAQUS / Explicit ®, a parametric study and many numerical simulations of anisotropic damage in some metal forming processes have been carried out and discussed in detail